RunLoop 的概念

一般來(lái)講，一個(gè)線(xiàn)程一次只能執(zhí)行一個(gè)任務(wù)，執(zhí)行完成后線(xiàn)程就會(huì)退出。如果我們需要一個(gè)機(jī)制，讓線(xiàn)程能隨時(shí)處理事件但并不退出，通常的代碼邏輯是這樣的：

function loop() {
    initialize();
    do {
        var message = get_next_message();
        process_message(message);
    } while (message != quit);
}

這種模型通常被稱(chēng)作 Event Loop。 Event Loop 在很多系統(tǒng)和框架里都有實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)這種模型的關(guān)鍵點(diǎn)在于：如何管理事件/消息，如何讓線(xiàn)程在沒(méi)有處理消息時(shí)休眠以避免資源占用、在有消息到來(lái)時(shí)立刻被喚醒。

所以，RunLoop 實(shí)際上就是一個(gè)對(duì)象，這個(gè)對(duì)象管理了其需要處理的事件(作為屬性)和消息(作為屬性)，并提供了一個(gè)入口函數(shù)(作為對(duì)象的函數(shù))來(lái)執(zhí)行上面 Event Loop 的邏輯。線(xiàn)程執(zhí)行了這個(gè)函數(shù)后，就會(huì)一直處于這個(gè)函數(shù)內(nèi)部 "接受消息->等待->處理" 的循環(huán)中，直到這個(gè)循環(huán)結(jié)束（比如傳入 quit 的消息），函數(shù)返回。

OSX/iOS 系統(tǒng)中，提供了兩個(gè)這樣的對(duì)象：NSRunLoop 和 CFRunLoopRef。

CFRunLoopRef 是在 CoreFoundation 框架內(nèi)的，它提供了純 C 函數(shù)的 API，所有這些 API 都是線(xiàn)程安全的。

NSRunLoop 是基于 CFRunLoopRef 的封裝，提供了面向?qū)ο蟮?API，但是這些 API 不是線(xiàn)程安全的。

Spin Lock Lock(旋轉(zhuǎn)鎖)?? 什么東西

/// 全局的Dictionary，key 是 pthread_t， value 是 CFRunLoopRef
/** 全局字典, 線(xiàn)程對(duì)應(yīng)Runloop,如果沒(méi)有值表示是第一次運(yùn)行,創(chuàng)建主線(xiàn)程的RunLoop */
static CFMutableDictionaryRef loopsDic;
/// 訪(fǎng)問(wèn) loopsDic 時(shí)的鎖
static CFSpinLock_t loopsLock;
  
/// 獲取一個(gè) pthread 對(duì)應(yīng)的 RunLoop。
/** get的時(shí)候內(nèi)部自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)runloop, 難怪currentRunLoop時(shí)就有runloop了 */
CFRunLoopRef _CFRunLoopGet(pthread_t thread) {
    OSSpinLockLock(&loopsLock);
     
    if (!loopsDic) {
        // 第一次進(jìn)入時(shí)，初始化全局Dic，并先為主線(xiàn)程創(chuàng)建一個(gè) RunLoop。
        loopsDic = CFDictionaryCreateMutable();
        CFRunLoopRef mainLoop = _CFRunLoopCreate();
        CFDictionarySetValue(loopsDic, pthread_main_thread_np(), mainLoop);
    }
     
    /// 直接從 Dictionary 里獲取。
    CFRunLoopRef loop = CFDictionaryGetValue(loopsDic, thread));
     
    if (!loop) {
        /// 取不到時(shí)，創(chuàng)建一個(gè)
        loop = _CFRunLoopCreate();
        CFDictionarySetValue(loopsDic, thread, loop);
        /// 注冊(cè)一個(gè)回調(diào)，當(dāng)線(xiàn)程銷(xiāo)毀時(shí)，順便也銷(xiāo)毀其對(duì)應(yīng)的 RunLoop。
        _CFSetTSD(..., thread, loop, __CFFinalizeRunLoop);
    }
     
    OSSpinLockUnLock(&loopsLock);
    return loop;
}
  
/** 封裝 獲取 主線(xiàn)程 RunLoop方法 */
CFRunLoopRef CFRunLoopGetMain() {
    return _CFRunLoopGet(pthread_main_thread_np());
}
  
/** 封裝 獲取 當(dāng)前線(xiàn)程 RunLoop方法 */
CFRunLoopRef CFRunLoopGetCurrent() {
    return _CFRunLoopGet(pthread_self());
}

從上面的代碼可以看出，線(xiàn)程和 RunLoop 之間是一一對(duì)應(yīng)的，其關(guān)系是保存在一個(gè)全局的 Dictionary 里。線(xiàn)程剛創(chuàng)建時(shí)并沒(méi)有 RunLoop，如果你不主動(dòng)獲取，那它一直都不會(huì)有。RunLoop 的創(chuàng)建是發(fā)生在第一次獲取時(shí)，RunLoop 的銷(xiāo)毀是發(fā)生在線(xiàn)程結(jié)束時(shí)。你只能在一個(gè)線(xiàn)程的內(nèi)部獲取其 RunLoop（主線(xiàn)程除外）。

RunLoop 對(duì)外的接口

在 CoreFoundation 里面關(guān)于 RunLoop 有5個(gè)類(lèi):

CFRunLoopRef
CFRunLoopModeRef
CFRunLoopSourceRef
CFRunLoopTimerRef
CFRunLoopObserverRef

Paste_Image.png

一個(gè) RunLoop 包含若干個(gè) Mode，每個(gè) Mode 又包含若干個(gè) Source/Timer/Observer。每次調(diào)用 RunLoop 的主函數(shù)時(shí)(開(kāi)啟runloop的那個(gè)函數(shù)??)，只能指定其中一個(gè) Mode，這個(gè)Mode被稱(chēng)作 CurrentMode。如果需要切換 Mode，只能退出 Loop，再重新指定一個(gè) Mode 進(jìn)入。這樣做主要是為了分隔開(kāi)不同組的 Source/Timer/Observer，讓其互不影響。

一個(gè)RunLoop 包含 N個(gè) Mode , Mode里有 N個(gè) source,timer,observer

CFRunLoopSourceRef 是事件產(chǎn)生的地方。Source有兩個(gè)版本：Source0 和 Source1。

• Source0 只包含了一個(gè)回調(diào)（函數(shù)指針），它并不能主動(dòng)觸發(fā)事件。使用時(shí)，你需要先調(diào)用 CFRunLoopSourceSignal(source)，將這個(gè) Source 標(biāo)記為待處理，然后手動(dòng)調(diào)用 CFRunLoopWakeUp(runloop) 來(lái)喚醒 RunLoop，讓其處理這個(gè)事件。

• Source1 包含了一個(gè) mach_port 和一個(gè)回調(diào)（函數(shù)指針），被用于通過(guò)內(nèi)核和其他線(xiàn)程相互發(fā)送消息。這種 Source 能主動(dòng)喚醒 RunLoop 的線(xiàn)程，其原理在下面會(huì)講到。

CFRunLoopTimerRef 是基于時(shí)間的觸發(fā)器，它和 NSTimer 是toll-free bridged 的，可以混用。其包含一個(gè)時(shí)間長(zhǎng)度和一個(gè)回調(diào)（函數(shù)指針）。當(dāng)其加入到 RunLoop 時(shí)，RunLoop會(huì)注冊(cè)對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)，當(dāng)時(shí)間點(diǎn)到時(shí)，RunLoop會(huì)被喚醒以執(zhí)行那個(gè)回調(diào)。

CFRunLoopObserverRef 是觀察者，每個(gè) Observer 都包含了一個(gè)回調(diào)（函數(shù)指針），當(dāng) RunLoop 的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，觀察者就能通過(guò)回調(diào)接受到這個(gè)變化。可以觀測(cè)的時(shí)間點(diǎn)有以下幾個(gè)：

typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
    kCFRunLoopEntry         = (1UL << 0), // 即將進(jìn)入Loop
    kCFRunLoopBeforeTimers  = (1UL << 1), // 即將處理 Timer
    kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2), // 即將處理 Source
    kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5), // 即將進(jìn)入休眠
    kCFRunLoopAfterWaiting  = (1UL << 6), // 剛從休眠中喚醒
    kCFRunLoopExit          = (1UL << 7), // 即將退出Loop
};

上面的 Source/Timer/Observer 被統(tǒng)稱(chēng)為 mode item，一個(gè) Source/Timer/Observer 可以被同時(shí)加入多個(gè) mode。但一個(gè) Source/Timer/Observer 被重復(fù)加入同一個(gè) mode 時(shí)是不會(huì)有效果的。如果一個(gè) mode 中一個(gè) Source/Timer/Observer 都沒(méi)有，則 RunLoop 會(huì)直接退出，不進(jìn)入循環(huán)。

RunLoop 的 Mode

CFRunLoopMode 和 CFRunLoop 的結(jié)構(gòu)大致如下：

struct __CFRunLoopMode {
    CFStringRef _name;            // Mode Name, 例如 @"kCFRunLoopDefaultMode"
    CFMutableSetRef _sources0;    // Set , 來(lái)源是無(wú)序的
    CFMutableSetRef _sources1;    // Set , 來(lái)源是無(wú)序的
    CFMutableArrayRef _observers; // Array , 觀察者是有序的
    CFMutableArrayRef _timers;    // Array , 計(jì)時(shí)器也是有序的
    ...
};
  
struct __CFRunLoop {
    CFMutableSetRef _commonModes;     // Set commonMode 集合
    CFMutableSetRef _commonModeItems; // Set Source/Timer/Observer的集合
    CFRunLoopModeRef _currentMode;    // 當(dāng)前模式
    CFMutableSetRef _modes;           // Set mode的集合.
    ...
};

這里有個(gè)概念叫 "CommonModes"：一個(gè) Mode 可以將自己標(biāo)記為"Common"屬性（通過(guò)將其 ModeName 添加到 RunLoop 的 "commonModes" 中）。每當(dāng) RunLoop 的內(nèi)容發(fā)生變化時(shí)，RunLoop 都會(huì)自動(dòng)將 _commonModeItems 里的 Source/Observer/Timer 同步到具有 "Common" 標(biāo)記的所有Mode里。

應(yīng)用場(chǎng)景舉例：主線(xiàn)程的 RunLoop 里有兩個(gè)預(yù)置的 Mode：kCFRunLoopDefaultMode 和 UITrackingRunLoopMode。這兩個(gè) Mode 都已經(jīng)被標(biāo)記為"Common"屬性。DefaultMode 是 App 平時(shí)所處的狀態(tài)，TrackingRunLoopMode 是追蹤 ScrollView 滑動(dòng)時(shí)的狀態(tài)。當(dāng)你創(chuàng)建一個(gè) Timer 并加到 DefaultMode 時(shí)，Timer 會(huì)得到重復(fù)回調(diào)，但此時(shí)滑動(dòng)一個(gè)TableView時(shí)，RunLoop 會(huì)將 mode 切換為 TrackingRunLoopMode，這時(shí) Timer 就不會(huì)被回調(diào)，并且也不會(huì)影響到滑動(dòng)操作。

有時(shí)你需要一個(gè) Timer，在兩個(gè) Mode 中都能得到回調(diào)，一種辦法就是將這個(gè) Timer 分別加入這兩個(gè) Mode。還有一種方式，就是將 Timer 加入到頂層的 RunLoop 的 "commonModeItems" 中。"commonModeItems" 被 RunLoop 自動(dòng)更新到所有具有"Common"屬性的 Mode 里去。

CFRunLoop對(duì)外暴露的管理 Mode 接口只有下面2個(gè):

CFRunLoopAddCommonMode(CFRunLoopRef runloop, CFStringRef modeName);
CFRunLoopRunInMode(CFStringRef modeName, ...);

Mode 暴露的管理 mode item 的接口有下面幾個(gè)：

/** Add Source */
CFRunLoopAddSource(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopSourceRef source, CFStringRef modeName);
/** Add Observer */
CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopObserverRef observer, CFStringRef modeName);
/** Add Timer */
CFRunLoopAddTimer(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopTimerRef timer, CFStringRef mode);
//=========  ============================ ===========/
/** Remove Source */
CFRunLoopRemoveSource(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopSourceRef source, CFStringRef modeName);
/** Remove Observer */
CFRunLoopRemoveObserver(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopObserverRef observer, CFStringRef modeName);
/** Remove Timer */
CFRunLoopRemoveTimer(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopTimerRef timer, CFStringRef mode);

你只能通過(guò) mode name 來(lái)操作內(nèi)部的 mode，當(dāng)你傳入一個(gè)新的 mode name 但 RunLoop 內(nèi)部沒(méi)有對(duì)應(yīng) mode 時(shí)，RunLoop會(huì)自動(dòng)幫你創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的 CFRunLoopModeRef。對(duì)于一個(gè) RunLoop 來(lái)說(shuō)，其內(nèi)部的 mode 只能增加不能刪除。

蘋(píng)果公開(kāi)提供的 Mode 有兩個(gè)：kCFRunLoopDefaultMode (NSDefaultRunLoopMode) 和 UITrackingRunLoopMode，你可以用這兩個(gè) Mode Name 來(lái)操作其對(duì)應(yīng)的 Mode。

同時(shí)蘋(píng)果還提供了一個(gè)操作 Common 標(biāo)記的字符串：kCFRunLoopCommonModes (NSRunLoopCommonModes)，你可以用這個(gè)字符串來(lái)操作 Common Items，或標(biāo)記一個(gè) Mode 為 "Common"。使用時(shí)注意區(qū)分這個(gè)字符串和其他 mode name。

RunLoop 的內(nèi)部邏輯

根據(jù)蘋(píng)果在文檔里的說(shuō)明，RunLoop 內(nèi)部的邏輯大致如下:

Paste_Image.png

/// 用DefaultMode啟動(dòng)
void CFRunLoopRun(void) {
    CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, false);
}

/// 用指定的Mode啟動(dòng)，允許設(shè)置RunLoop超時(shí)時(shí)間
int CFRunLoopRunInMode(CFStringRef modeName, CFTimeInterval seconds, Boolean stopAfterHandle) {
    return CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), modeName, seconds, returnAfterSourceHandled);
}

/// RunLoop的實(shí)現(xiàn)
int CFRunLoopRunSpecific(runloop, modeName, seconds, stopAfterHandle) {

    /// 首先根據(jù)modeName找到對(duì)應(yīng)mode
    CFRunLoopModeRef currentMode = __CFRunLoopFindMode(runloop, modeName, false);
    /// 如果mode里沒(méi)有source/timer/observer, 直接返回。
    if (__CFRunLoopModeIsEmpty(currentMode))
        return;

    /// 1. 通知 Observers: RunLoop 即將進(jìn)入 loop。
    __CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopEntry);

    /// 內(nèi)部函數(shù)，進(jìn)入loop
    __CFRunLoopRun(runloop, currentMode, seconds, returnAfterSourceHandled) {

        /** 這兩個(gè)變量是 runloop 是否退出 或者 睡眠的關(guān)鍵啊... */
        Boolean sourceHandledThisLoop = NO;
        int retVal = 0;
        do {

            /// 2. 通知 Observers: RunLoop 即將觸發(fā) Timer 回調(diào)。
            __CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopBeforeTimers);
            /// 3. 通知 Observers: RunLoop 即將觸發(fā) Source0 (非port) 回調(diào)。
            __CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopBeforeSources);
            /// 執(zhí)行被加入的block
            __CFRunLoopDoBlocks(runloop, currentMode);

            /// 4. RunLoop 觸發(fā) Source0 (非port) 回調(diào)。
            sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSources0(runloop, currentMode, stopAfterHandle);
            /// 執(zhí)行被加入的block
            __CFRunLoopDoBlocks(runloop, currentMode);

            /// 5. 如果有 Source1 (基于port) 處于 ready 狀態(tài)，直接處理這個(gè) Source1 然后跳轉(zhuǎn)去處理消息。
            if (__Source0DidDispatchPortLastTime) {
                Boolean hasMsg = __CFRunLoopServiceMachPort(dispatchPort, &msg) if (hasMsg) goto handle_msg;
            }

            /// 通知 Observers: RunLoop 的線(xiàn)程即將進(jìn)入休眠(sleep)。
            if (!sourceHandledThisLoop) {
                __CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopBeforeWaiting);
            }

            /// 7. 調(diào)用 mach_msg 等待接受 mach_port 的消息。線(xiàn)程將進(jìn)入休眠, 直到被下面某一個(gè)事件喚醒。
            /// ? 一個(gè)基于 port 的Source 的事件。
            /// ? 一個(gè) Timer 到時(shí)間了
            /// ? RunLoop 自身的超時(shí)時(shí)間到了
            /// ? 被其他什么調(diào)用者手動(dòng)喚醒
            __CFRunLoopServiceMachPort(waitSet, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort) {
                mach_msg(msg, MACH_RCV_MSG, port); // thread wait for receive msg
            }

            /// 8. 通知 Observers: RunLoop 的線(xiàn)程剛剛被喚醒了。
            __CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopAfterWaiting);

        /// 收到消息，處理消息。
        handle_msg:

            /// 9.1 如果一個(gè) Timer 到時(shí)間了，觸發(fā)這個(gè)Timer的回調(diào)。
            if (msg_is_timer) {
                __CFRunLoopDoTimers(runloop, currentMode, mach_absolute_time())
            }

            /// 9.2 如果有dispatch到main_queue的block，執(zhí)行block。
            else if (msg_is_dispatch) {
                __CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__(msg);
            }

            /// 9.3 如果一個(gè) Source1 (基于port) 發(fā)出事件了，處理這個(gè)事件
            else {
                CFRunLoopSourceRef source1 = __CFRunLoopModeFindSourceForMachPort(runloop, currentMode, livePort);
                sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSource1(runloop, currentMode, source1, msg);
                if (sourceHandledThisLoop) {
                    mach_msg(reply, MACH_SEND_MSG, reply);
                }
            }

            /// 執(zhí)行加入到Loop的block
            __CFRunLoopDoBlocks(runloop, currentMode);

            if (sourceHandledThisLoop && stopAfterHandle) {
                /// 進(jìn)入loop時(shí)參數(shù)說(shuō)處理完事件就返回。
                retVal = kCFRunLoopRunHandledSource;
            } else if (timeout) {
                /// 超出傳入?yún)?shù)標(biāo)記的超時(shí)時(shí)間了
                retVal = kCFRunLoopRunTimedOut;
            } else if (__CFRunLoopIsStopped(runloop)) {
                /// 被外部調(diào)用者強(qiáng)制停止了
                retVal = kCFRunLoopRunStopped;
            } else if (__CFRunLoopModeIsEmpty(runloop, currentMode)) {
                /// source/timer/observer一個(gè)都沒(méi)有了
                retVal = kCFRunLoopRunFinished;
            }

            /// 如果沒(méi)超時(shí)，mode里沒(méi)空，loop也沒(méi)被停止，那繼續(xù)loop。
        } while (retVal == 0);
    }

    /// 10. 通知 Observers: RunLoop 即將退出。
    __CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopExit);
}

可以看到，實(shí)際上 RunLoop 就是這樣一個(gè)函數(shù)，其內(nèi)部是一個(gè) do-while 循環(huán)。當(dāng)你調(diào)用 CFRunLoopRun() 時(shí)，線(xiàn)程就會(huì)一直停留在這個(gè)循環(huán)里；直到超時(shí)或被手動(dòng)停止，該函數(shù)才會(huì)返回。

從上面代碼可以看到，RunLoop 的核心是基于 mach port 的，其進(jìn)入休眠時(shí)調(diào)用的函數(shù)是 mach_msg()。這個(gè)函數(shù)才能使死循環(huán)休眠...底層最原始的API, 鬼知道里面是什么東西 - - ...

休眠 = 等待消息

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RunLoop 的核心就是一個(gè) mach_msg()

RunLoop 的核心就是一個(gè) mach_msg() (見(jiàn)上面代碼的第7步)，RunLoop 調(diào)用這個(gè)函數(shù)去接收消息，如果沒(méi)有別人發(fā)送 port 消息過(guò)來(lái)，內(nèi)核會(huì)將線(xiàn)程置于等待狀態(tài)。例如你在模擬器里跑起一個(gè) iOS 的 App，然后在 App 靜止時(shí)點(diǎn)擊暫停，你會(huì)看到主線(xiàn)程調(diào)用棧是停留在 mach_msg_trap() 這個(gè)地方。

關(guān)于具體的如何利用 mach port 發(fā)送信息，可以看看 NSHipster 這一篇文章，或者這里的中文翻譯 。

{
    /// 1. 通知Observers，即將進(jìn)入RunLoop
    /// 此處有Observer會(huì)創(chuàng)建AutoreleasePool: _objc_autoreleasePoolPush();
    __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopEntry);
    do {

        /// 2. 通知 Observers: 即將觸發(fā) Timer 回調(diào)。
        __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopBeforeTimers);
        /// 3. 通知 Observers: 即將觸發(fā) Source (非基于port的,Source0) 回調(diào)。
        __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopBeforeSources);
        __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_BLOCK__(block);

        /// 4. 觸發(fā) Source0 (非基于port的) 回調(diào)。
        __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE0_PERFORM_FUNCTION__(source0);
        __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_BLOCK__(block);

        /// 6. 通知Observers，即將進(jìn)入休眠
        /// 此處有Observer釋放并新建AutoreleasePool: _objc_autoreleasePoolPop(); _objc_autoreleasePoolPush();
        __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopBeforeWaiting);

        /// 7. sleep to wait msg.
        mach_msg()->mach_msg_trap();

        /// 8. 通知Observers，線(xiàn)程被喚醒
        __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopAfterWaiting);

        /// 9. 如果是被Timer喚醒的，回調(diào)Timer
        __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_TIMER_CALLBACK_FUNCTION__(timer);

        /// 9. 如果是被dispatch喚醒的，執(zhí)行所有調(diào)用 dispatch_async 等方法放入main queue 的 block
        __CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__(dispatched_block);

        /// 9. 如果如果Runloop是被 Source1 (基于port的) 的事件喚醒了，處理這個(gè)事件
        __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE1_PERFORM_FUNCTION__(source1);

    } while (...);

    /// 10. 通知Observers，即將退出RunLoop
    /// 此處有Observer釋放AutoreleasePool: _objc_autoreleasePoolPop();
    __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopExit);
}

AutoreleasePool

App啟動(dòng)后，蘋(píng)果在主線(xiàn)程 RunLoop 里注冊(cè)了兩個(gè) Observer，其回調(diào)都是 _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler()。

• 第一個(gè) Observer 監(jiān)視的事件是 Entry(即將進(jìn)入Loop)，其回調(diào)內(nèi)會(huì)調(diào)用 _objc_autoreleasePoolPush() 創(chuàng)建自動(dòng)釋放池。其 order 是-2147483647，優(yōu)先級(jí)最高，保證創(chuàng)建釋放池發(fā)生在其他所有回調(diào)之前。

• 第二個(gè) Observer 監(jiān)視了兩個(gè)事件： BeforeWaiting(準(zhǔn)備進(jìn)入休眠) 時(shí)調(diào)用_objc_autoreleasePoolPop() 和 _objc_autoreleasePoolPush() 釋放舊的池并創(chuàng)建新池；Exit(即將退出Loop) 時(shí)調(diào)用 _objc_autoreleasePoolPop() 來(lái)釋放自動(dòng)釋放池。這個(gè) Observer 的 order 是 2147483647，優(yōu)先級(jí)最低，保證其釋放池子發(fā)生在其他所有回調(diào)之后。

在主線(xiàn)程執(zhí)行的代碼，通常是寫(xiě)在諸如事件回調(diào)、Timer回調(diào)內(nèi)的。這些回調(diào)會(huì)被 RunLoop 創(chuàng)建好的 AutoreleasePool 環(huán)繞著，所以不會(huì)出現(xiàn)內(nèi)存泄漏，開(kāi)發(fā)者也不必顯示創(chuàng)建 Pool 了。

事件響應(yīng)

蘋(píng)果注冊(cè)了一個(gè) Source1 (基于 mach port 的) 用來(lái)接收系統(tǒng)事件，其回調(diào)函數(shù)為 __IOHIDEventSystemClientQueueCallback()。

當(dāng)一個(gè)硬件事件(觸摸/鎖屏/搖晃等)發(fā)生后，首先由 IOKit.framework 生成一個(gè) IOHIDEvent 事件并由 SpringBoard 接收。這個(gè)過(guò)程的詳細(xì)情況可以參考這里。SpringBoard 只接收按鍵(鎖屏/靜音等)，觸摸，加速，接近傳感器等幾種 Event，隨后用 mach port 轉(zhuǎn)發(fā)給需要的App進(jìn)程。隨后蘋(píng)果注冊(cè)的那個(gè) Source1 就會(huì)觸發(fā)回調(diào)，并調(diào)用 _UIApplicationHandleEventQueue() 進(jìn)行應(yīng)用內(nèi)部的分發(fā)。

_UIApplicationHandleEventQueue() 會(huì)把 IOHIDEvent 處理并包裝成 UIEvent 進(jìn)行處理或分發(fā)，其中包括識(shí)別 UIGesture/處理屏幕旋轉(zhuǎn)/發(fā)送給 UIWindow 等。通常事件比如 UIButton 點(diǎn)擊、touchesBegin/Move/End/Cancel 事件都是在這個(gè)回調(diào)中完成的。

手勢(shì)識(shí)別 ,

當(dāng)上面的 _UIApplicationHandleEventQueue() 識(shí)別了一個(gè)手勢(shì)時(shí)，其首先會(huì)調(diào)用 Cancel 將當(dāng)前的 touchesBegin/Move/End 系列回調(diào)**打斷**。隨后系統(tǒng)將對(duì)應(yīng)的 UIGestureRecognizer 標(biāo)記為待處理。

蘋(píng)果注冊(cè)了一個(gè) Observer 監(jiān)測(cè) BeforeWaiting (Loop即將進(jìn)入休眠) 事件，這個(gè)Observer的回調(diào)函數(shù)是 _UIGestureRecognizerUpdateObserver()，其內(nèi)部會(huì)獲取所有剛被標(biāo)記為待處理的 GestureRecognizer，并執(zhí)行GestureRecognizer的回調(diào)。

當(dāng)有 UIGestureRecognizer 的變化(創(chuàng)建/銷(xiāo)毀/狀態(tài)改變)時(shí)，這個(gè)回調(diào)都會(huì)進(jìn)行相應(yīng)處理。

界面更新

當(dāng)在操作 UI 時(shí)，比如改變了 Frame、更新了 UIView/CALayer 的層次時(shí)，或者手動(dòng)調(diào)用了 UIView/CALayer 的 setNeedsLayout/setNeedsDisplay方法后，這個(gè) UIView/CALayer 就被標(biāo)記為待處理，并被提交到一個(gè)全局的容器去。

蘋(píng)果注冊(cè)了一個(gè) Observer 監(jiān)聽(tīng) BeforeWaiting(即將進(jìn)入休眠) 和 Exit (即將退出Loop) 事件，回調(diào)去執(zhí)行一個(gè)很長(zhǎng)的函數(shù)：

_ZN2CA11Transaction17observer_callbackEP19__CFRunLoopObservermPv()。這個(gè)函數(shù)里會(huì)遍歷所有待處理的 UIView/CAlayer 以執(zhí)行實(shí)際的繪制和調(diào)整，并更新 UI 界面。

有的時(shí)候需要子線(xiàn)程開(kāi)RunLoop 并創(chuàng)建 @autoreleasepool , 因?yàn)槿绻伎恐骶€(xiàn)程的釋放池的話(huà) , 太慢, 內(nèi)存可能爆漲.

關(guān)于GCD

實(shí)際上 RunLoop 底層也會(huì)用到 GCD 的東西，比如 RunLoop 是用 dispatch_source_t 實(shí)現(xiàn)的 Timer。但同時(shí) GCD 提供的某些接口也用到了 RunLoop， 例如 dispatch_async()。

當(dāng)調(diào)用 dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), block) 時(shí)，libDispatch 會(huì)向主線(xiàn)程的 RunLoop 發(fā)送消息，RunLoop會(huì)被喚醒，并從消息中取得這個(gè) block，并在回調(diào) __CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__() 里執(zhí)行這個(gè) block。但這個(gè)邏輯僅限于 dispatch 到主線(xiàn)程，dispatch 到其他線(xiàn)程仍然是由 libDispatch 處理的。

關(guān)于網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求

iOS 中，關(guān)于網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求的接口自下至上有如下幾層:

CFSocket
CFNetwork       ->ASIHttpRequest
NSURLConnection ->AFNetworking
NSURLSession    ->AFNetworking2, Alamofire

• CFSocket 是最底層的接口，只負(fù)責(zé) socket 通信。
• CFNetwork 是基于 CFSocket 等接口的上層封裝，ASIHttpRequest 工作于這一層。
• NSURLConnection 是基于 CFNetwork 的更高層的封裝，提供面向?qū)ο蟮慕涌冢珹FNetworking 工作于這一層。
• NSURLSession 是 iOS7 中新增的接口，表面上是和 NSURLConnection 并列的，但底層仍然用到了 NSURLConnection 的部分功能 (比如 com.apple.NSURLConnectionLoader 線(xiàn)程)，AFNetworking2 和 Alamofire 工作于這一層。

下面主要介紹下 NSURLConnection 的工作過(guò)程。

通常使用 NSURLConnection 時(shí)，你會(huì)傳入一個(gè) Delegate，當(dāng)調(diào)用了 [connection start] 后，這個(gè) Delegate 就會(huì)不停收到事件回調(diào)。實(shí)際上，start 這個(gè)函數(shù)的內(nèi)部會(huì)會(huì)獲取 CurrentRunLoop，然后在其中的 DefaultMode 添加了4個(gè) Source0 (即需要手動(dòng)觸發(fā)的Source)。CFMultiplexerSource 是負(fù)責(zé)各種 Delegate 回調(diào)的，CFHTTPCookieStorage 是處理各種 Cookie 的。

當(dāng)開(kāi)始網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)，我們可以看到 NSURLConnection 創(chuàng)建了兩個(gè)新線(xiàn)程：com.apple.NSURLConnectionLoader 和 com.apple.CFSocket.private。其中 CFSocket 線(xiàn)程是處理底層 socket 連接的。NSURLConnectionLoader 這個(gè)線(xiàn)程內(nèi)部會(huì)使用 RunLoop 來(lái)接收底層 socket 的事件，并通過(guò)之前添加的 Source0 通知到上層的 Delegate。

Paste_Image.png

NSURLConnectionLoader 中的 RunLoop 通過(guò)一些基于 mach port 的 Source 接收來(lái)自底層 CFSocket 的通知。當(dāng)收到通知后，其會(huì)在合適的時(shí)機(jī)向 CFMultiplexerSource 等 Source0 發(fā)送通知，同時(shí)喚醒 Delegate 線(xiàn)程的 RunLoop 來(lái)讓其處理這些通知。CFMultiplexerSource 會(huì)在 Delegate 線(xiàn)程的 RunLoop 對(duì) Delegate 執(zhí)行實(shí)際的回調(diào)。

RunLoop 的實(shí)際應(yīng)用舉例

AFNetworking

AFURLConnectionOperation 這個(gè)類(lèi)是基于 NSURLConnection 構(gòu)建的，其希望能在后臺(tái)線(xiàn)程接收 Delegate 回調(diào)。為此 AFNetworking 單獨(dú)創(chuàng)建了一個(gè)線(xiàn)程，并在這個(gè)線(xiàn)程中啟動(dòng)了一個(gè) RunLoop：

+ (void)networkRequestThreadEntryPoint:(id)__unused object {
    @autoreleasepool {
        [[NSThread currentThread] setName:@"AFNetworking"];
        NSRunLoop * runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
        [runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
        [runLoop run];
    }
}

+ (NSThread *)networkRequestThread {
    static NSThread * _networkRequestThread = nil;
    static dispatch_once_t oncePredicate;
    dispatch_once(&oncePredicate, ^{
      _networkRequestThread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(networkRequestThreadEntryPoint:) object:nil];
      [_networkRequestThread start];
    });
    return _networkRequestThread;
}

RunLoop 啟動(dòng)前內(nèi)部必須要有至少一個(gè) Timer/Observer/Source，所以 AFNetworking 在 [runLoop run] 之前先創(chuàng)建了一個(gè)新的 NSMachPort 添加進(jìn)去了。通常情況下，調(diào)用者需要持有這個(gè) NSMachPort (mach_port) 并在外部線(xiàn)程通過(guò)這個(gè) port 發(fā)送消息到 loop 內(nèi)；但此處添加 port 只是為了讓 RunLoop 不至于退出，并沒(méi)有用于實(shí)際的發(fā)送消息。

當(dāng)需要這個(gè)后臺(tái)線(xiàn)程執(zhí)行任務(wù)時(shí)，AFNetworking 通過(guò)調(diào)用 [NSObject performSelector:onThread:..] 將這個(gè)任務(wù)扔到了后臺(tái)線(xiàn)程的 RunLoop 中。

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